Dischwefelsäure: Eigenschaften und Funktionen dieser Substanz

Wir alle haben schon einmal von Schwefelsäure gehört, auch im Vorbeigehen. Diese extrem ätzende und gefährliche Substanz ist die weltweit am häufigsten produzierte chemische Verbindung. Besonders wichtig ist es in der Erdölindustrie, bei der Stahlbearbeitung, bei der Herstellung von Sprengstoffen, Waschmitteln und Kunststoffen sowie bei der Düngemittelsynthese.

Ohne Schwefelsäure könnten auch die Holz- und Papierindustrie, viele Prozesse in den Textilfabriken oder die Produktion von Batterien nicht angetrieben werden. Auch seine Rolle in der chemischen Industrie darf nicht vergessen werden, da es für die Synthese anderer für bestimmte Prozesse lebenswichtiger Säuren und Sulfate notwendig ist.

Mit anderen Worten, die Gesellschaft wäre ohne Schwefelsäure nicht so, wie wir sie kennen, denn sie spielt wesentliche Aufgaben u.a. in der chemischen Industrie, in der Erdölindustrie und im Agrarbereich Dinge. Allerdings sind nicht alle Schwefelverbindungen gleich gut bekannt. Hier achten wir auf eine der Allgemeinbevölkerung viel weniger bekannte: Dischwefelsäure..

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Was ist Dischwefelsäure?

Dischwefelsäure, auch Pyroschwefelsäure oder Oleum genannt, ist eine Oxsäure des Schwefels. Der Begriff "Oxsäure" bezieht sich auf jede Säure, die in ihrer Zusammensetzung Sauerstoff enthält, insbesondere solche, die Sie haben in ihrer chemischen Struktur mindestens ein Wasserstoffatom (H), ein Sauerstoffatom (O) und ein variables Element, sei es dieses X.

Dischwefelsäure ist der Hauptbestandteil von rauchender Schwefelsäure oder Oleum, deren Eigenschaften und Anwendung wir in den nächsten Abschnitten erläutern werden. Im Moment bleibt uns die chemische Struktur H2SO7. Das heißt, es besteht aus zwei Wasserstoffatomen (H2), 7 Sauerstoff (O7) und zwei Schwefel (S2). Die zu verwendende Schwefelsäure hat ihrerseits zwei Wasserstoffatome, ein Schwefel- und vier Sauerstoffatome (H2SO4).

Interessant ist auch, dass diese Säure eine Molmasse von 178,13 g · mol − 1 hat und ihr Schmelzpunkt 36 Grad beträgt, eine Temperatur, die den Übergang vom festen in den flüssigen Zustand markiert. Es gibt andere Säuren mit der gleichen Formel "H2O · (SO3) x", die jedoch heute unter experimentellen Bedingungen nicht isoliert werden können.

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Oleum-Eigenschaften

Wie gesagt, Dischwefelsäure ist der Hauptbestandteil von rauchender Schwefelsäure, auch Oleum genannt. Die Formel dieser Lösung lautet ySO3 · H2O, wobei „y“ die gesamte Molmasse des Schwefeltrioxid (SO3)-Anteils ist. Es kann jedoch auch nach der Nomenklatur "H2SO4 · xSO3" bezeichnet werden, wobei "x" den Gehalt an freiem molarem Schwefeltrioxid bezeichnet. Bei x = 1 und y = 2 erhält man die Formel H2S2O7 bzw. die der Dischwefelsäure.

Es mag komplex klingen, aber behalten Sie die folgende Idee bei: Eine Oleumlösung kann je nach prozentualer Konzentration von unterschiedliche Eigenschaften haben Schwefelsäure und der oben genannten Konformation führt zu Dischwefelsäure, die in fester Form bis zu 36 Grad Temperatur vorkommt umwelt. So interessant das ganze Konglomerat auf chemischer Ebene auch klingen mag, das muss man auf jeden Fall betonen Dischwefelsäure wird selten in Laborumgebungen oder industriellen Prozessen verwendet.

Oleum wird durch einen „Kontaktprozess“ synthetisiert, bei dem Sauerstoffgruppen an Schwefel (S + O3, SO3) hinzugefügt und dann in einem Schwefelsäurekonzentrat (H2SO4) gelöst werden. Vielleicht würde sich ein Chemiker an den Haaren ziehen, um eine so große Vereinfachung zu sehen, aber zu Informationszwecken nehmen wir uns die Lizenz, Ihnen die Vereinigung beider Konzepte zu zeigen:

So wird die typische Oleum- oder Dischwefelsäure mit Schwefel aufgebaut, dem Sauerstoff und konzentrierte Schwefelsäure zugesetzt wurden. In der Welt der Chemie geht es letztlich auch um mathematisches Wissen.

Funktionen und Nutzen dieser Substanz

Sobald wir die chemische Natur dieser komplexen Lösung analysiert haben, können wir, wenn auch nur kurz, ihre Verwendung untersuchen.

1. Schwefelsäureproduktion

Auch wenn es kontraintuitiv klingt, eine Lösung, die für ihre Synthese Schwefelsäure benötigt, kann für die Herstellung von Schwefelsäure selbst nützlich sein.

Aufgrund seiner hohen Hydratationsenthalpie (Enthalpieänderung, wenn sich ein Mol Ionen in genug löst Wasser, um eine verdünnte Lösung zu erhalten), kann das Oleum in Wasser verdünnt werden, um konzentrierte Schwefelsäure zu erhalten zusätzlich.

Im Gegenteil, wenn SO3 direkt dem Wasser zugesetzt würde, würde es einen gasförmigen Schwefelsäurefilm bilden, der sehr schwer zu handhaben ist.

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2. Transportvermittler

Da das Oleum bis zu 36 Grad Temperatur in festem Zustand vorliegt, kann für den Transport von Schwefelsäure in Tankwagen, zwischen Ölraffinerien und verschiedenen Industrien nützlich sein. Sobald es seinen Bestimmungsort erreicht hat, kann das Oleum in seinen flüssigen Zustand zurückkehren. In jedem Fall muss dieser Vorgang sehr sorgfältig durchgeführt werden, da eine Überhitzung des Materials (Überhitzung) die Sicherheitsgrenzen überschreitet.

Darüber hinaus ist Oleum oder Dischwefelsäure im Kontakt mit Metallen weniger korrosiv als die verwendete Schwefelsäure, da keine freien Wassermoleküle vorhanden sind, die diese Oberflächen angreifen können. Aus diesem Grund wird für den Transport zwischen komplexen Rohrleitungen manchmal auch flüssige Dischwefelsäure für die Synthese gewählt. Aufgrund seiner Fähigkeit, in konzentrierte Schwefelsäure "zurückzukehren" und seiner Leichtigkeit, vom festen in den flüssigen Zustand überzugehen, hat Oleum viele Anwendungen im Transportbereich.

3. Dischwefelsäure in der Sprengstoffindustrie

Das Oleum auch zur Herstellung von Explosivstoffen verwendet, mit Ausnahme von Nitrozellulose. Dies liegt daran, dass Lösungen von Salpetersäure (NO3) und Schwefelsäure (H2SO4, die mit oder ohne Dischwefelsäure) enthalten erhebliche Mengen an Wasser und sind daher in vielen Herstellungsprozessen von Sprengstoffe.

4. Verwendung im Studium der organischen Chemie

Oleum ist ein aggressives und stark korrosives Reaktionsmittel, das als Zwischenprodukt bei bestimmten chemischen Reaktionen nützlich ist.

Fortsetzen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Dischwefelsäure als Zwischenprodukt der Schwefelsäure angesehen werden kann, obwohl sie aus Reaktionen stammt, die sie in erster Linie benötigen. Da es natürlicherweise in festem Zustand vorkommt, eignet es sich für den sicheren Transport in vielen Industriezweigen, die natürlich mit H2SO4 umgehen. Sehr interessant ist auch die Verwendung dieser Verbindung in flüssiger Form, da sie weniger korrosiv als Schwefelsäure ist und somit weniger Schäden an Rohren und anderen metallischen Beschichtungen verursacht.

Wir kehren wieder zu der Idee zurück, dass Schwefelsäure in der Landwirtschaft, Holz-, Textil-, Ölindustrie und vielen anderen Branchen unverzichtbar ist. Obwohl Dischwefelsäure als direkt anwendbare Verbindung auf dem Gebiet nicht sehr nützlich ist Labor, es sorgt für eine gewisse Plastizität beim Transport, der Veredelung und der Behandlung der Säure selbst schwefelhaltig.